Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.42.12.1
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.42.12.1 2009/01/19 13:19:39 skrll Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006 YAMAMOTO Takashi,
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
      8  * modification, are permitted provided that the following conditions
      9  * are met:
     10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     15  *
     16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
     17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
     18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
     19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
     20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
     21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
     22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
     23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
     24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     26  * SUCH DAMAGE.
     27  */
     28 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * todo:
     36  * -	decide how to import segments for vmem_xalloc.
     37  * -	don't rely on malloc(9).
     38  */
     39 
     40 #include <sys/cdefs.h>
     41 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.42.12.1 2009/01/19 13:19:39 skrll Exp $");
     42 
     43 #if defined(_KERNEL)
     44 #include "opt_ddb.h"
     45 #define	QCACHE
     46 #endif /* defined(_KERNEL) */
     47 
     48 #include <sys/param.h>
     49 #include <sys/hash.h>
     50 #include <sys/queue.h>
     51 
     52 #if defined(_KERNEL)
     53 #include <sys/systm.h>
     54 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     55 #include <sys/callout.h>
     56 #include <sys/malloc.h>
     57 #include <sys/once.h>
     58 #include <sys/pool.h>
     59 #include <sys/vmem.h>
     60 #include <sys/workqueue.h>
     61 #else /* defined(_KERNEL) */
     62 #include "../sys/vmem.h"
     63 #endif /* defined(_KERNEL) */
     64 
     65 #if defined(_KERNEL)
     66 #define	LOCK_DECL(name)		\
     67     kmutex_t name; char lockpad[COHERENCY_UNIT - sizeof(kmutex_t)]
     68 #else /* defined(_KERNEL) */
     69 #include <errno.h>
     70 #include <assert.h>
     71 #include <stdlib.h>
     72 
     73 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     74 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     75 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     76 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     77 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     78 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     79 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     80 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	 /* nothing */
     81 #define	IPL_VM			0
     82 #endif /* defined(_KERNEL) */
     83 
     84 struct vmem;
     85 struct vmem_btag;
     86 
     87 #if defined(VMEM_DEBUG)
     88 void vmem_dump(const vmem_t *);
     89 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
     90 
     91 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     92 
     93 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
     94 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	8192	/* XXX */
     95 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	VMEM_HASHSIZE_MIN
     96 
     97 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
     98 
     99 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
    100 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    101 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    102 
    103 #if defined(QCACHE)
    104 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    105 
    106 #define	QC_NAME_MAX	16
    107 
    108 struct qcache {
    109 	pool_cache_t qc_cache;
    110 	vmem_t *qc_vmem;
    111 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    112 };
    113 typedef struct qcache qcache_t;
    114 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    115 #endif /* defined(QCACHE) */
    116 
    117 /* vmem arena */
    118 struct vmem {
    119 	LOCK_DECL(vm_lock);
    120 	vmem_addr_t (*vm_allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    121 	    vm_flag_t);
    122 	void (*vm_freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    123 	vmem_t *vm_source;
    124 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    125 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    126 	size_t vm_hashsize;
    127 	size_t vm_nbusytag;
    128 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    129 	size_t vm_quantum_mask;
    130 	int vm_quantum_shift;
    131 	const char *vm_name;
    132 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    133 
    134 #if defined(QCACHE)
    135 	/* quantum cache */
    136 	size_t vm_qcache_max;
    137 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    138 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    139 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    140 #endif /* defined(QCACHE) */
    141 };
    142 
    143 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    144 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    145 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    146 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    147 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    148 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    149 
    150 /* boundary tag */
    151 struct vmem_btag {
    152 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    153 	union {
    154 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    155 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    156 	} bt_u;
    157 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    158 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    159 	vmem_addr_t bt_start;
    160 	vmem_size_t bt_size;
    161 	int bt_type;
    162 };
    163 
    164 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    165 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    166 #define	BT_TYPE_FREE		3
    167 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    168 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    169 
    170 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size)
    171 
    172 typedef struct vmem_btag bt_t;
    173 
    174 /* ---- misc */
    175 
    176 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    177 	(-(-(addr) & -(align)))
    178 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    179 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    180 
    181 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    182 
    183 static int
    184 calc_order(vmem_size_t size)
    185 {
    186 	vmem_size_t target;
    187 	int i;
    188 
    189 	KASSERT(size != 0);
    190 
    191 	i = 0;
    192 	target = size >> 1;
    193 	while (ORDER2SIZE(i) <= target) {
    194 		i++;
    195 	}
    196 
    197 	KASSERT(ORDER2SIZE(i) <= size);
    198 	KASSERT(size < ORDER2SIZE(i + 1) || ORDER2SIZE(i + 1) < ORDER2SIZE(i));
    199 
    200 	return i;
    201 }
    202 
    203 #if defined(_KERNEL)
    204 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    205 #endif /* defined(_KERNEL) */
    206 
    207 static void *
    208 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    209 {
    210 
    211 #if defined(_KERNEL)
    212 	return malloc(sz, M_VMEM,
    213 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    214 #else /* defined(_KERNEL) */
    215 	return malloc(sz);
    216 #endif /* defined(_KERNEL) */
    217 }
    218 
    219 static void
    220 xfree(void *p)
    221 {
    222 
    223 #if defined(_KERNEL)
    224 	return free(p, M_VMEM);
    225 #else /* defined(_KERNEL) */
    226 	return free(p);
    227 #endif /* defined(_KERNEL) */
    228 }
    229 
    230 /* ---- boundary tag */
    231 
    232 #if defined(_KERNEL)
    233 static struct pool_cache bt_cache;
    234 #endif /* defined(_KERNEL) */
    235 
    236 static bt_t *
    237 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    238 {
    239 	bt_t *bt;
    240 
    241 #if defined(_KERNEL)
    242 	bt = pool_cache_get(&bt_cache,
    243 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    244 #else /* defined(_KERNEL) */
    245 	bt = malloc(sizeof *bt);
    246 #endif /* defined(_KERNEL) */
    247 
    248 	return bt;
    249 }
    250 
    251 static void
    252 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    253 {
    254 
    255 #if defined(_KERNEL)
    256 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    257 #else /* defined(_KERNEL) */
    258 	free(bt);
    259 #endif /* defined(_KERNEL) */
    260 }
    261 
    262 /*
    263  * freelist[0] ... [1, 1]
    264  * freelist[1] ... [2, 3]
    265  * freelist[2] ... [4, 7]
    266  * freelist[3] ... [8, 15]
    267  *  :
    268  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    269  *  :
    270  */
    271 
    272 static struct vmem_freelist *
    273 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    274 {
    275 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    276 	int idx;
    277 
    278 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    279 	KASSERT(size != 0);
    280 
    281 	idx = calc_order(qsize);
    282 	KASSERT(idx >= 0);
    283 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    284 
    285 	return &vm->vm_freelist[idx];
    286 }
    287 
    288 static struct vmem_freelist *
    289 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    290 {
    291 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    292 	int idx;
    293 
    294 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    295 	KASSERT(size != 0);
    296 
    297 	idx = calc_order(qsize);
    298 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    299 		idx++;
    300 		/* check too large request? */
    301 	}
    302 	KASSERT(idx >= 0);
    303 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    304 
    305 	return &vm->vm_freelist[idx];
    306 }
    307 
    308 /* ---- boundary tag hash */
    309 
    310 static struct vmem_hashlist *
    311 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    312 {
    313 	struct vmem_hashlist *list;
    314 	unsigned int hash;
    315 
    316 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    317 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    318 
    319 	return list;
    320 }
    321 
    322 static bt_t *
    323 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    324 {
    325 	struct vmem_hashlist *list;
    326 	bt_t *bt;
    327 
    328 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    329 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    330 		if (bt->bt_start == addr) {
    331 			break;
    332 		}
    333 	}
    334 
    335 	return bt;
    336 }
    337 
    338 static void
    339 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    340 {
    341 
    342 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    343 	vm->vm_nbusytag--;
    344 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    345 }
    346 
    347 static void
    348 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    349 {
    350 	struct vmem_hashlist *list;
    351 
    352 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    353 
    354 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    355 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    356 	vm->vm_nbusytag++;
    357 }
    358 
    359 /* ---- boundary tag list */
    360 
    361 static void
    362 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    363 {
    364 
    365 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    366 }
    367 
    368 static void
    369 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    370 {
    371 
    372 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    373 }
    374 
    375 static void
    376 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    377 {
    378 
    379 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    380 }
    381 
    382 static void
    383 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    384 {
    385 
    386 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    387 
    388 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    389 }
    390 
    391 static void
    392 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    393 {
    394 	struct vmem_freelist *list;
    395 
    396 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    397 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    398 }
    399 
    400 /* ---- vmem internal functions */
    401 
    402 #if defined(_KERNEL)
    403 static kmutex_t vmem_list_lock;
    404 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    405 #endif /* defined(_KERNEL) */
    406 
    407 #if defined(QCACHE)
    408 static inline vm_flag_t
    409 prf_to_vmf(int prflags)
    410 {
    411 	vm_flag_t vmflags;
    412 
    413 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    414 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    415 		vmflags = VM_SLEEP;
    416 	} else {
    417 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    418 	}
    419 	return vmflags;
    420 }
    421 
    422 static inline int
    423 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    424 {
    425 	int prflags;
    426 
    427 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    428 		prflags = PR_WAITOK;
    429 	} else {
    430 		prflags = PR_NOWAIT;
    431 	}
    432 	return prflags;
    433 }
    434 
    435 static size_t
    436 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    437 {
    438 	int i;
    439 
    440 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    441 		/* nothing */
    442 	}
    443 	return ORDER2SIZE(i);
    444 }
    445 
    446 static void *
    447 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    448 {
    449 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    450 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    451 
    452 	return (void *)vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    453 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT);
    454 }
    455 
    456 static void
    457 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    458 {
    459 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    460 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    461 
    462 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    463 }
    464 
    465 static void
    466 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    467 {
    468 	qcache_t *prevqc;
    469 	struct pool_allocator *pa;
    470 	int qcache_idx_max;
    471 	int i;
    472 
    473 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    474 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    475 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    476 	}
    477 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    478 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    479 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    480 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    481 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    482 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    483 
    484 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    485 	prevqc = NULL;
    486 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    487 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    488 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    489 
    490 		qc->qc_vmem = vm;
    491 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    492 		    vm->vm_name, size);
    493 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    494 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    495 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    496 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    497 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    498 		if (prevqc != NULL &&
    499 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    500 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    501 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    502 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    503 			continue;
    504 		}
    505 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    506 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    507 		prevqc = qc;
    508 	}
    509 }
    510 
    511 static void
    512 qc_destroy(vmem_t *vm)
    513 {
    514 	const qcache_t *prevqc;
    515 	int i;
    516 	int qcache_idx_max;
    517 
    518 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    519 	prevqc = NULL;
    520 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    521 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    522 
    523 		if (prevqc == qc) {
    524 			continue;
    525 		}
    526 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    527 		prevqc = qc;
    528 	}
    529 }
    530 
    531 static bool
    532 qc_reap(vmem_t *vm)
    533 {
    534 	const qcache_t *prevqc;
    535 	int i;
    536 	int qcache_idx_max;
    537 	bool didsomething = false;
    538 
    539 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    540 	prevqc = NULL;
    541 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    542 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    543 
    544 		if (prevqc == qc) {
    545 			continue;
    546 		}
    547 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    548 			didsomething = true;
    549 		}
    550 		prevqc = qc;
    551 	}
    552 
    553 	return didsomething;
    554 }
    555 #endif /* defined(QCACHE) */
    556 
    557 #if defined(_KERNEL)
    558 static int
    559 vmem_init(void)
    560 {
    561 
    562 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    563 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    564 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    565 	return 0;
    566 }
    567 #endif /* defined(_KERNEL) */
    568 
    569 static vmem_addr_t
    570 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    571     int spanbttype)
    572 {
    573 	bt_t *btspan;
    574 	bt_t *btfree;
    575 
    576 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    577 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    578 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN || spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    579 
    580 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    581 	if (btspan == NULL) {
    582 		return VMEM_ADDR_NULL;
    583 	}
    584 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    585 	if (btfree == NULL) {
    586 		bt_free(vm, btspan);
    587 		return VMEM_ADDR_NULL;
    588 	}
    589 
    590 	btspan->bt_type = spanbttype;
    591 	btspan->bt_start = addr;
    592 	btspan->bt_size = size;
    593 
    594 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    595 	btfree->bt_start = addr;
    596 	btfree->bt_size = size;
    597 
    598 	VMEM_LOCK(vm);
    599 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    600 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    601 	bt_insfree(vm, btfree);
    602 	VMEM_UNLOCK(vm);
    603 
    604 	return addr;
    605 }
    606 
    607 static void
    608 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    609 {
    610 
    611 #if defined(QCACHE)
    612 	qc_destroy(vm);
    613 #endif /* defined(QCACHE) */
    614 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    615 		int i;
    616 
    617 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    618 			bt_t *bt;
    619 
    620 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    621 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    622 				bt_free(vm, bt);
    623 			}
    624 		}
    625 		xfree(vm->vm_hashlist);
    626 	}
    627 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    628 	xfree(vm);
    629 }
    630 
    631 static int
    632 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    633 {
    634 	vmem_addr_t addr;
    635 
    636 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    637 		return EINVAL;
    638 	}
    639 
    640 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    641 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    642 		return ENOMEM;
    643 	}
    644 
    645 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    646 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    647 		return ENOMEM;
    648 	}
    649 
    650 	return 0;
    651 }
    652 
    653 static int
    654 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    655 {
    656 	bt_t *bt;
    657 	int i;
    658 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    659 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    660 	size_t oldhashsize;
    661 
    662 	KASSERT(newhashsize > 0);
    663 
    664 	newhashlist =
    665 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    666 	if (newhashlist == NULL) {
    667 		return ENOMEM;
    668 	}
    669 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    670 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    671 	}
    672 
    673 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    674 		xfree(newhashlist);
    675 		return EBUSY;
    676 	}
    677 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    678 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    679 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    680 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    681 	if (oldhashlist == NULL) {
    682 		VMEM_UNLOCK(vm);
    683 		return 0;
    684 	}
    685 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    686 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    687 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    688 			bt_insbusy(vm, bt);
    689 		}
    690 	}
    691 	VMEM_UNLOCK(vm);
    692 
    693 	xfree(oldhashlist);
    694 
    695 	return 0;
    696 }
    697 
    698 /*
    699  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    700  */
    701 
    702 static vmem_addr_t
    703 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    704     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    705 {
    706 	vmem_addr_t start;
    707 	vmem_addr_t end;
    708 
    709 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    710 
    711 	/*
    712 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    713 	 * unsigned integer of the same size.
    714 	 */
    715 
    716 	start = bt->bt_start;
    717 	if (start < minaddr) {
    718 		start = minaddr;
    719 	}
    720 	end = BT_END(bt);
    721 	if (end > maxaddr - 1) {
    722 		end = maxaddr - 1;
    723 	}
    724 	if (start >= end) {
    725 		return VMEM_ADDR_NULL;
    726 	}
    727 
    728 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    729 	if (start < bt->bt_start) {
    730 		start += align;
    731 	}
    732 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    733 		KASSERT(align < nocross);
    734 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    735 	}
    736 	if (start < end && end - start >= size) {
    737 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    738 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    739 		KASSERT(minaddr <= start);
    740 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    741 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    742 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    743 		return start;
    744 	}
    745 	return VMEM_ADDR_NULL;
    746 }
    747 
    748 #if !defined(VMEM_DEBUG)
    749 #define vmem_check_sanity(vm)	true
    750 #else
    751 
    752 static bool
    753 vmem_check_spanoverlap(const char *func, const vmem_t *vm,
    754 			const bt_t *bt, const bt_t *bt2)
    755 {
    756 	switch (bt->bt_type) {
    757 	case BT_TYPE_BUSY:
    758 	case BT_TYPE_FREE:
    759 		if (BT_ISSPAN_P(bt2))
    760 			return true;
    761 		break;
    762 	case BT_TYPE_SPAN:
    763 	case BT_TYPE_SPAN_STATIC:
    764 		if (bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY
    765 		   || bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE)
    766 			return true;
    767 		break;
    768 	}
    769 
    770 	if (bt->bt_start > bt2->bt_start) {
    771 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt2))
    772 			return true;
    773 
    774 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    775 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    776 			func, vm->vm_name,
    777 			(uint64_t)bt->bt_start,
    778 			(uint64_t)BT_END(bt),
    779 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    780 			"allocated" :
    781 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    782 			"free" :
    783 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    784 			"span" : "static span");
    785 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    786 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    787 			func, vm->vm_name,
    788 			(uint64_t)bt2->bt_start,
    789 			(uint64_t)BT_END(bt2),
    790 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    791 			"allocated" :
    792 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    793 			"free" :
    794 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    795 			"span" : "static span");
    796 		return false;
    797 	}
    798 	if (BT_END(bt) > bt2->bt_start) {
    799 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    800 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    801 			func, vm->vm_name,
    802 			(uint64_t)bt->bt_start,
    803 			(uint64_t)BT_END(bt),
    804 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    805 			"allocated" :
    806 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    807 			"free" :
    808 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    809 			"span" : "static span");
    810 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    811 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    812 			func, vm->vm_name,
    813 			(uint64_t)bt2->bt_start,
    814 			(uint64_t)BT_END(bt2),
    815 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    816 			"allocated" :
    817 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    818 			"free" :
    819 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    820 			"span" : "static span");
    821 		return false;
    822 	}
    823 
    824 	return true;
    825 }
    826 
    827 static bool
    828 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
    829 {
    830 	const bt_t *bt, *bt2;
    831 
    832 	KASSERT(vm != NULL);
    833 
    834 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    835 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
    836 			printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    837 				" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    838 				__func__, vm->vm_name,
    839 				(uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)BT_END(bt),
    840 				(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    841 				"allocated" :
    842 				(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    843 				"free" :
    844 				(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    845 				"span" : "static span");
    846 			return false;
    847 		}
    848 
    849 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    850 			if (bt2->bt_start >= BT_END(bt2)) {
    851 				printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    852 					" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    853 					__func__, vm->vm_name,
    854 					(uint64_t)bt2->bt_start,
    855 					(uint64_t)BT_END(bt2),
    856 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    857 					"allocated" :
    858 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    859 					"free" :
    860 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    861 					"span" : "static span");
    862 				return false;
    863 			}
    864 			if (bt == bt2)
    865 				continue;
    866 
    867 			if (vmem_check_spanoverlap(__func__, vm, bt, bt2)
    868 				== false)
    869 				return false;
    870 		}
    871 	}
    872 
    873 	return true;
    874 }
    875 #endif	/* VMEM_DEBUG */
    876 
    877 /* ---- vmem API */
    878 
    879 /*
    880  * vmem_create: create an arena.
    881  *
    882  * => must not be called from interrupt context.
    883  */
    884 
    885 vmem_t *
    886 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    887     vmem_size_t quantum,
    888     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    889     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    890     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    891     int ipl)
    892 {
    893 	vmem_t *vm;
    894 	int i;
    895 #if defined(_KERNEL)
    896 	static ONCE_DECL(control);
    897 #endif /* defined(_KERNEL) */
    898 
    899 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    900 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    901 
    902 #if defined(_KERNEL)
    903 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    904 		return NULL;
    905 	}
    906 #endif /* defined(_KERNEL) */
    907 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    908 	if (vm == NULL) {
    909 		return NULL;
    910 	}
    911 
    912 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    913 	vm->vm_name = name;
    914 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    915 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    916 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    917 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    918 	vm->vm_freefn = freefn;
    919 	vm->vm_source = source;
    920 	vm->vm_nbusytag = 0;
    921 #if defined(QCACHE)
    922 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    923 #endif /* defined(QCACHE) */
    924 
    925 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    926 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    927 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    928 	}
    929 	vm->vm_hashlist = NULL;
    930 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    931 		vmem_destroy1(vm);
    932 		return NULL;
    933 	}
    934 
    935 	if (size != 0) {
    936 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    937 			vmem_destroy1(vm);
    938 			return NULL;
    939 		}
    940 	}
    941 
    942 #if defined(_KERNEL)
    943 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    944 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    945 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    946 #endif /* defined(_KERNEL) */
    947 
    948 	return vm;
    949 }
    950 
    951 void
    952 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    953 {
    954 
    955 #if defined(_KERNEL)
    956 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    957 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    958 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    959 #endif /* defined(_KERNEL) */
    960 
    961 	vmem_destroy1(vm);
    962 }
    963 
    964 vmem_size_t
    965 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    966 {
    967 
    968 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    969 }
    970 
    971 /*
    972  * vmem_alloc:
    973  *
    974  * => caller must ensure appropriate spl,
    975  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    976  */
    977 
    978 vmem_addr_t
    979 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    980 {
    981 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    982 
    983 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    984 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    985 
    986 	KASSERT(size > 0);
    987 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    988 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    989 		ASSERT_SLEEPABLE();
    990 	}
    991 
    992 #if defined(QCACHE)
    993 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    994 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    995 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    996 
    997 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    998 		    vmf_to_prf(flags));
    999 	}
   1000 #endif /* defined(QCACHE) */
   1001 
   1002 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
   1003 }
   1004 
   1005 vmem_addr_t
   1006 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
   1007     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
   1008     vm_flag_t flags)
   1009 {
   1010 	struct vmem_freelist *list;
   1011 	struct vmem_freelist *first;
   1012 	struct vmem_freelist *end;
   1013 	bt_t *bt;
   1014 	bt_t *btnew;
   1015 	bt_t *btnew2;
   1016 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
   1017 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
   1018 	vmem_addr_t start;
   1019 
   1020 	KASSERT(size0 > 0);
   1021 	KASSERT(size > 0);
   1022 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1023 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1024 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1025 	}
   1026 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1027 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1028 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1029 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1030 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1031 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
   1032 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1033 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
   1034 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1035 
   1036 	if (align == 0) {
   1037 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1038 	}
   1039 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1040 	if (btnew == NULL) {
   1041 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1042 	}
   1043 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1044 	if (btnew2 == NULL) {
   1045 		bt_free(vm, btnew);
   1046 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1047 	}
   1048 
   1049 retry_strat:
   1050 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1051 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1052 retry:
   1053 	bt = NULL;
   1054 	VMEM_LOCK(vm);
   1055 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1056 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1057 		for (list = first; list < end; list++) {
   1058 			bt = LIST_FIRST(list);
   1059 			if (bt != NULL) {
   1060 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1061 				    nocross, minaddr, maxaddr);
   1062 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1063 					goto gotit;
   1064 				}
   1065 			}
   1066 		}
   1067 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1068 		for (list = first; list < end; list++) {
   1069 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1070 				if (bt->bt_size >= size) {
   1071 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1072 					    nocross, minaddr, maxaddr);
   1073 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1074 						goto gotit;
   1075 					}
   1076 				}
   1077 			}
   1078 		}
   1079 	}
   1080 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1081 #if 1
   1082 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1083 		strat = VM_BESTFIT;
   1084 		goto retry_strat;
   1085 	}
   1086 #endif
   1087 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1088 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
   1089 
   1090 		/*
   1091 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1092 		 * satisfy restrictions?
   1093 		 */
   1094 
   1095 		goto fail;
   1096 	}
   1097 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1098 		goto retry;
   1099 	}
   1100 	/* XXX */
   1101 fail:
   1102 	bt_free(vm, btnew);
   1103 	bt_free(vm, btnew2);
   1104 	return VMEM_ADDR_NULL;
   1105 
   1106 gotit:
   1107 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1108 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1109 	bt_remfree(vm, bt);
   1110 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1111 	if (bt->bt_start != start) {
   1112 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1113 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1114 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1115 		bt->bt_start = start;
   1116 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1117 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1118 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1119 		btnew2 = NULL;
   1120 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1121 	}
   1122 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1123 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1124 		/* split */
   1125 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1126 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1127 		btnew->bt_size = size;
   1128 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1129 		bt->bt_size -= size;
   1130 		bt_insfree(vm, bt);
   1131 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1132 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1133 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1134 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1135 	} else {
   1136 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1137 		bt_insbusy(vm, bt);
   1138 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1139 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1140 		bt_free(vm, btnew);
   1141 		btnew = bt;
   1142 	}
   1143 	if (btnew2 != NULL) {
   1144 		bt_free(vm, btnew2);
   1145 	}
   1146 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1147 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1148 
   1149 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1150 	return btnew->bt_start;
   1151 }
   1152 
   1153 /*
   1154  * vmem_free:
   1155  *
   1156  * => caller must ensure appropriate spl,
   1157  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1158  */
   1159 
   1160 void
   1161 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1162 {
   1163 
   1164 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1165 	KASSERT(size > 0);
   1166 
   1167 #if defined(QCACHE)
   1168 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1169 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1170 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1171 
   1172 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1173 	}
   1174 #endif /* defined(QCACHE) */
   1175 
   1176 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1177 }
   1178 
   1179 void
   1180 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1181 {
   1182 	bt_t *bt;
   1183 	bt_t *t;
   1184 
   1185 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1186 	KASSERT(size > 0);
   1187 
   1188 	VMEM_LOCK(vm);
   1189 
   1190 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1191 	KASSERT(bt != NULL);
   1192 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1193 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1194 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1195 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1196 	bt_rembusy(vm, bt);
   1197 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1198 
   1199 	/* coalesce */
   1200 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1201 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1202 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1203 		bt_remfree(vm, t);
   1204 		bt_remseg(vm, t);
   1205 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1206 		bt_free(vm, t);
   1207 	}
   1208 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1209 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1210 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1211 		bt_remfree(vm, t);
   1212 		bt_remseg(vm, t);
   1213 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1214 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1215 		bt_free(vm, t);
   1216 	}
   1217 
   1218 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1219 	KASSERT(t != NULL);
   1220 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1221 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1222 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1223 		vmem_addr_t spanaddr;
   1224 		vmem_size_t spansize;
   1225 
   1226 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1227 		spanaddr = bt->bt_start;
   1228 		spansize = bt->bt_size;
   1229 		bt_remseg(vm, bt);
   1230 		bt_free(vm, bt);
   1231 		bt_remseg(vm, t);
   1232 		bt_free(vm, t);
   1233 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1234 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1235 	} else {
   1236 		bt_insfree(vm, bt);
   1237 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1238 	}
   1239 }
   1240 
   1241 /*
   1242  * vmem_add:
   1243  *
   1244  * => caller must ensure appropriate spl,
   1245  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1246  */
   1247 
   1248 vmem_addr_t
   1249 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1250 {
   1251 
   1252 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1253 }
   1254 
   1255 /*
   1256  * vmem_reap: reap unused resources.
   1257  *
   1258  * => return true if we successfully reaped something.
   1259  */
   1260 
   1261 bool
   1262 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1263 {
   1264 	bool didsomething = false;
   1265 
   1266 #if defined(QCACHE)
   1267 	didsomething = qc_reap(vm);
   1268 #endif /* defined(QCACHE) */
   1269 	return didsomething;
   1270 }
   1271 
   1272 /* ---- rehash */
   1273 
   1274 #if defined(_KERNEL)
   1275 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1276 static int vmem_rehash_interval;
   1277 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1278 static struct work vmem_rehash_wk;
   1279 
   1280 static void
   1281 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1282 {
   1283 	vmem_t *vm;
   1284 
   1285 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1286 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1287 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1288 		size_t desired;
   1289 		size_t current;
   1290 
   1291 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1292 			continue;
   1293 		}
   1294 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1295 		current = vm->vm_hashsize;
   1296 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1297 
   1298 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1299 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1300 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1301 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1302 		}
   1303 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1304 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1305 		}
   1306 	}
   1307 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1308 
   1309 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1310 }
   1311 
   1312 static void
   1313 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1314 {
   1315 
   1316 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1317 }
   1318 
   1319 void
   1320 vmem_rehash_start(void)
   1321 {
   1322 	int error;
   1323 
   1324 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1325 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1326 	if (error) {
   1327 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1328 	}
   1329 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1330 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1331 
   1332 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1333 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1334 }
   1335 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1336 
   1337 /* ---- debug */
   1338 
   1339 #if defined(DDB)
   1340 static bt_t *
   1341 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1342 {
   1343 	bt_t *bt;
   1344 
   1345 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1346 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1347 			continue;
   1348 		}
   1349 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1350 			return bt;
   1351 		}
   1352 	}
   1353 
   1354 	return NULL;
   1355 }
   1356 
   1357 void
   1358 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1359 {
   1360 	vmem_t *vm;
   1361 
   1362 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1363 		bt_t *bt;
   1364 
   1365 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1366 		if (bt == NULL) {
   1367 			continue;
   1368 		}
   1369 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1370 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1371 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1372 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1373 	}
   1374 }
   1375 
   1376 static void
   1377 vmem_showall(void (*pr)(const char *, ...))
   1378 {
   1379 	vmem_t *vm;
   1380 
   1381 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1382 		(*pr)("VMEM '%s' at %p\n", vm->vm_name, vm);
   1383 		if (vm->vm_source)
   1384 			(*pr)("  VMEM backend '%s' at %p\n",
   1385 				vm->vm_source->vm_name, vm->vm_source);
   1386 	}
   1387 }
   1388 
   1389 static void
   1390 vmem_show(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1391 {
   1392 	vmem_t *vm;
   1393 	bt_t *bt = NULL;
   1394 
   1395 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1396 		if ((uintptr_t)vm == addr)
   1397 			goto found;
   1398 	}
   1399 
   1400 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1401 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1402 		if (bt != NULL)
   1403 			goto found;
   1404 	}
   1405 
   1406 	return;
   1407 found:
   1408 
   1409 	(*pr)("VMEM '%s' spans\n", vm->vm_name);
   1410 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1411 		(*pr)(" 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
   1412 			bt->bt_start, BT_END(bt),
   1413 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
   1414 			"allocated" :
   1415 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
   1416 			"free" :
   1417 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
   1418 			"span" : "static span");
   1419 	}
   1420 }
   1421 
   1422 void
   1423 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1424 {
   1425 	if (modif[0] == 'a') {
   1426 		vmem_showall(pr);
   1427 		return;
   1428 	}
   1429 
   1430 	vmem_show(addr, pr);
   1431 }
   1432 #endif /* defined(DDB) */
   1433 
   1434 #if defined(VMEM_DEBUG)
   1435 
   1436 #if !defined(_KERNEL)
   1437 #include <stdio.h>
   1438 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1439 
   1440 void bt_dump(const bt_t *);
   1441 
   1442 void
   1443 bt_dump(const bt_t *bt)
   1444 {
   1445 
   1446 	printf("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d\n",
   1447 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1448 	    bt->bt_type);
   1449 }
   1450 
   1451 void
   1452 vmem_dump(const vmem_t *vm)
   1453 {
   1454 	const bt_t *bt;
   1455 	int i;
   1456 
   1457 	printf("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1458 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1459 		bt_dump(bt);
   1460 	}
   1461 
   1462 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1463 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1464 
   1465 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1466 			continue;
   1467 		}
   1468 
   1469 		printf("freelist[%d]\n", i);
   1470 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1471 			bt_dump(bt);
   1472 			if (bt->bt_size) {
   1473 			}
   1474 		}
   1475 	}
   1476 }
   1477 
   1478 #if !defined(_KERNEL)
   1479 
   1480 int
   1481 main()
   1482 {
   1483 	vmem_t *vm;
   1484 	vmem_addr_t p;
   1485 	struct reg {
   1486 		vmem_addr_t p;
   1487 		vmem_size_t sz;
   1488 		bool x;
   1489 	} *reg = NULL;
   1490 	int nreg = 0;
   1491 	int nalloc = 0;
   1492 	int nfree = 0;
   1493 	vmem_size_t total = 0;
   1494 #if 1
   1495 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1496 #else
   1497 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1498 #endif
   1499 
   1500 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1501 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP);
   1502 	if (vm == NULL) {
   1503 		printf("vmem_create\n");
   1504 		exit(EXIT_FAILURE);
   1505 	}
   1506 	vmem_dump(vm);
   1507 
   1508 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1509 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1510 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1511 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1512 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1513 	vmem_dump(vm);
   1514 	for (;;) {
   1515 		struct reg *r;
   1516 		int t = rand() % 100;
   1517 
   1518 		if (t > 45) {
   1519 			/* alloc */
   1520 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1521 			bool x;
   1522 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1523 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1524 
   1525 			if (t > 70) {
   1526 				x = true;
   1527 				/* XXX */
   1528 				align = 1 << (rand() % 15);
   1529 				phase = rand() % 65536;
   1530 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1531 				if (align <= phase) {
   1532 					phase = 0;
   1533 				}
   1534 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1535 				    nocross)) {
   1536 					nocross = 0;
   1537 				}
   1538 				minaddr = rand() % 50000;
   1539 				maxaddr = rand() % 70000;
   1540 				if (minaddr > maxaddr) {
   1541 					minaddr = 0;
   1542 					maxaddr = 0;
   1543 				}
   1544 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1545 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1546 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1547 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1548 				    (uint64_t)sz,
   1549 				    (uint64_t)align,
   1550 				    (uint64_t)phase,
   1551 				    (uint64_t)nocross,
   1552 				    (uint64_t)minaddr,
   1553 				    (uint64_t)maxaddr);
   1554 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1555 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1556 			} else {
   1557 				x = false;
   1558 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1559 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1560 			}
   1561 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1562 			vmem_dump(vm);
   1563 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1564 				if (x) {
   1565 					continue;
   1566 				}
   1567 				break;
   1568 			}
   1569 			nreg++;
   1570 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1571 			r = &reg[nreg - 1];
   1572 			r->p = p;
   1573 			r->sz = sz;
   1574 			r->x = x;
   1575 			total += sz;
   1576 			nalloc++;
   1577 		} else if (nreg != 0) {
   1578 			/* free */
   1579 			r = &reg[rand() % nreg];
   1580 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1581 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1582 			if (r->x) {
   1583 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1584 			} else {
   1585 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1586 			}
   1587 			total -= r->sz;
   1588 			vmem_dump(vm);
   1589 			*r = reg[nreg - 1];
   1590 			nreg--;
   1591 			nfree++;
   1592 		}
   1593 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1594 	}
   1595 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1596 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1597 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1598 }
   1599 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1600 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
   1601